什么是福柯边缘保存期？ 《张朝阳物理课》再次

为什么我们要考虑非惯性力？科里奥利力和离心力有什么区别？两者对世界大范围的具体影响是什么？为什么傅科摆进动？其保留期限是多少？ 9月28日中午12点，《张朝阳物理课》第262期上线。张朝阳，搜狐创始人、董事长兼首席执行官，博士。物理课，坐在搜狐直播间，继续之前的课程。他带领大家进一步细化了离心力和科里奥利力的性质和作用，分析了傅科摆进动的原因，并利用上节课得到的科里奥利力的具体形式，用简单的方法计算出了傅科摆守恒周期公式。关于离心力和科里奥利力的影响的课程开始了。张朝阳的 Revealedi 是最近专门讨论科里奥利力：洋流的课程的原因。游泳时隔着大海，你可以明显感觉到洋流的存在，而洋流本身就受到科里奥利力的影响。在考虑非惯性力学时，还需要考虑其他物理效应，这些效应可以用非惯性力来正确描述。以世界为例。地球本身自转。为了处理问题时方便，人们常常使用地球坐标系来代替宇宙坐标系。在这种情况下，需要考虑两个惯性力 - 科里奥利力和离心力。两者都有各自的特点：一般来说，水流等常见物体由于速度较低，会受到比科里奥利力大一个数量级的离心力。然而，离心力本身与物体运动的速度无关；而科里奥利力的大小和方向都受到运动速度的影响。当物体高速运动时gh速度，幅度也会增加。离心力直接由参考系的旋转产生。当地球以角速度Ω旋转时，任何纬度的物体（除了北极和南极）都会受到离心力，因为它们跟随地球的旋转。这个力可以描述为“外力抛掷”，其方向将垂直于旋转轴，因此可以有南向分量（以北半球为例）。由于地球自转速度不是很快，因此力的大小可以忽略不计。经过数十亿年的演化，地球表面在这种离心力的作用下已经失去了平衡。表面整体成为离心力与地球自身重力之间的等位面，这使得地球的形状远离球形而变得更接近椭球体。科里奥利力的大小与速度的大小，其方向垂直于速度。对于中国的河流来说，由于中国地势西高东低，很多河流都是自西向东流。水流南下会受到科里奥利力的影响，南岸受到的扰动会更大。在海洋中，海水由于环境、温度分布等多种影响而不断流动。在科里奥利力的影响下，这种流动在大范围内产生了较为规则的洋流。张朝阳还分享了自己在南澳岛时游泳过海湾的经历：洋流速度可达每小时两公里以上，游泳速度在每小时两公里左右。游泳时可以明显感受到洋流的影响。傅科摆守恒 非强力的影响是多方面的，傅科摆守恒是其中之一。傅科是法国物理学家，1851年进行了一次成功的实验。摆守恒实验直接证明了地球的自转，因此得名傅科摆。假设角度的旋转角速度为Ω，下面通过具体计算给出傅科摆角速度守恒的表达式。傅科摆首先是一个简单的摆。当摆线很长且振动角较小时，下方重物的运动可认为是沿直线的振动，可写出运动方程，即简谐振动的运动方程。设振幅为a，则其解为。然而，如果你进行具体的实验，你会发现，简单摆的振动并不严格保持在一个平面内，它的摆表面随着时间的推移而缓慢旋转。这个循环称为预测。这正是由于非惯性地球系统的选择。而且，造成这种现象的到底是科里奥利力还是离心力呢？如果你仔细想一想，你就会发现应该是科里奥利力而不是离心力。前者取决于速度，而后者通常是常数，不能带动摆旋转。单摆的角动量守恒记为 ωp。如果要严格地解决，就必须考虑地球自转和摆的振动之间的耦合，这会导致情况变得复杂。事实上，由于单摆振动的时间尺度小于地球自转的时间尺度，我们可以将两者完全分开，只考虑科里奥利力对摆动单摆的影响。本课中，张朝阳带领大家简明扼要地理解物理形象，从而提供该角速度与地球角的自转角之间的关系。地球表面运动物体所受的科里奥利力，如上一课推导的那样，可以表示为，如果不受科里奥利力的影响，摆锤将以角动量为0的直线振动。通过科里奥利力，摆锤将作用力矩并获得角动量。根据牛顿扩展定律，力矩等于单位时间内角动量的变化量，即摆锤在振动时，由于科里奥利力的作用，每次来回摆动，其摆面都会产生一定角度的偏移。为了更清楚地解释这种偏转并避免干扰振动本身，我们可以考虑振动总周期的四分之一周期。考虑在这段时间内由于角动量的积累而导致摆锤上的科里奥利力有多大？可以看出，如果摆从西向移动在北纬λ以东，根据科里奥利力的计算公式，其方向将在垂直于旋转轴的方向上向外，与离心力的方向相同。对于目前关心的问题，我们只需要考虑投射到地球表面的部分即可。方向紧邻南方，其伟大之处在于。可以说明，即使在切平面内向任意方向运动，物体在平面内的科里奥利力分力也与从东向西运动时相同。首先，从上面计算东西方向的运动。其次，当切换到南北方向时，速度矢量和角动量形成λ或π-λ的角度。根据正确的法则，它的方向在切平面内，其大小与东西向移动时的大小相同。一般来说，速度总是可以分解为南北向的叠加方向和东西方向。叉乘和投影运算都满足阶数，然后将两个分量对应的科里奥利力相加。最终的总科里奥利力与向东移动时相同，且方向垂直于速度方向。有了科里奥雷力的大小和方向，我们就可以得到地球径向内力矩的方向，其大小为其中V'是简谐振动的速度，表示为，如果加永力矩的累积（可以称为角冲量）为。通过改变变量，原来的积分如果放在赤道上，是无法避免的。如果在北极和南极，角速度等于地球自转角速度。可以根据其他地区进行粗略估计。如果在北纬40度附近sin(λ)为0.6，则F的角速度守恒欧科摆大约是地球角速度的0.6倍。钟摆旋转一圈需要一天多的时间。更一般地，可以证明单摆的角速度不仅是四分之一的 ωsin (λ)，而且保持在这个值。另一方面，如果将上述推导中的积分上限替换为t'，则可以根据定义去除时间分量，使得角速度为ωsin(λ)。据了解，《张朝阳物理课》每周日中午12点在搜狐视频直播。网友可在搜狐视频APP“关注直播”中搜索“张朝阳”，观看往期直播和完整视频回放；关注“张朝阳物理课”账号，查看课程中“知识点”短视频；此外，他们还可以在搜狐新闻客户端的“搜狐科技”账号上阅读每门物理课程的详细文章。返回搜狐查看更多